(57)【要約】      （修正有）【課題】動作周波数の高い多層配線基板において、電源若しくはグランドプレーン共振によるノイズ及びＥＭＩ（不要電磁輻射）の抑制用実装部品（デカップリングコンデンサなど）の個数を減らすことができ、さらに、プレーンの共振周波数が低周波側に大きくシフトしない高周波電送も可能な多層配線基板を提供する。【解決手段】電源用配線となるプレーン導体１，４と、グランド用配線となるプレーン用導体１，４との間に形成した絶縁層の絶縁体２，３において、多層配線基板の周縁部に形成した前記絶縁体２の誘電率及び誘電正接が、中央部の前記絶縁体３の誘電正接の値より高い絶縁層を形成した基板、又は前記周縁部に形成した高誘電率及び高誘電正接の絶縁体２からなる絶縁層が、各々単独に形成した基板を用いた多層配線基板。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体層と絶縁層とを交互に積層した多層配線基板で、多層配線基板の電源用配線となるプレーン導体と、グランド用配線となるプレーン用導体の間に形成した絶縁層の絶縁体において、多層配線基板の周縁部に形成した前記絶縁体の誘電率が、中央部の前記絶縁体の誘電率の値より高いことを特徴とする多層配線基板。
【請求項２】
導体層と絶縁層とを交互に積層した多層配線基板で、多層配線基板の電源用配線となるプレーン導体と、グランド用配線となるプレーン用導体の間に形成した絶縁層の絶縁体において、多層配線基板の周縁部に形成した前記絶縁体の誘電正接が、中央部の前記絶縁体の誘電正接の値より高いことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板。
【請求項３】
前記絶縁体おいて、多層配線基板の周縁部と中央部の間に形成した絶縁体の誘電率及び誘電正接が、中央部及び周縁部の絶縁体の誘電率及び誘電正接の値より高いことを特徴とする請求項１、又は２記載の多層配線基板。
【請求項４】
前記周縁部に形成した高誘電率及び高誘電正接の絶縁体からなる絶縁層が、各々単独に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の多層配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層配線基板のノイズ対策のために、電源とグランドの間にコンデンサ機能を具備した多層配線基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
信号源の電源若しくはグランドの端子ピンから高周波ノイズが電源若しくはグランドプレーン用導体へ流れ、プレーン用導体が共振することで、ＥＭＩ（不要電磁輻射）が発生する。これを抑制する方法として、デカップリングコンデンサを電源若しくはグランド間に配置するなどして対策を行っている（図５）。
【０００３】
図５は、従来の多層配線基板におけるノイズ対策（デカップリングコンデンサ）の断面図である。図５に示すように、図面上より、第１層の電源若しくはグランド用配線９と、第２層の電源若しくはグランドプレーン用導体４と、第３層の電源若しくはグランドプレーン用導体１と、第４層の信号配線８とが形成され、前記１〜４層の各々の間には、図面上より絶縁体Ｌ５、絶縁体Ｌ３、絶縁体Ｌ６が形成された４層構成の多層配線基板である。前記基板を貫通するスルホール１５を介して電気的に接続された回路を形成されている。電源若しくはグランドプレーン用導体１と接続した電源若しくはグランド配線９と、電源若しくはグランドプレーン用導体４と接続した電源若しくはグランド配線９とをデカップリングコンデンサ１１を配置した従来の多層配線基板である。
【０００４】
近年、信号伝送周波数の高周波化がますます進んできており、それに伴い基板に実装するノイズ対策部品数も多くなってきている。ノイズ対策部品の多用は、部品間の最短配線を不可能なものにしたり、同期をとることが難しくなるなど、配線設計を困難なものにしている要因でもある。
【０００５】
このため、電源プレーン用導体とグランドプレーン用導体間に高誘電率材料を使用し、前記プレーン用導体間の容量成分を強め、プレーン共振を使用する材料によって抑制する対処法も考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
以下に公知文献を示す。
【特許文献１】実開１９９５−１０９７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、電源とグランドプレーン間の絶縁体をすべて高誘電率材料とした場合、共振周波数が低周波側に大きくシフトする問題と電源とグランド間の信号通過時における伝播損失の問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、動作周波数の高い多層配線基板において、電源若しくはグランドプレーン共振によるノイズ及びＥＭＩ（不要電磁輻射）の抑制用実装部品（デカップリングコンデンサなど）の個数を減らすことができ、さらに、プレーンの共振周波数が低周波側に大きくシフトしない高周波電送も可能な多層配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、導体層と絶縁層とを交互に積層した多層配線基板で、多層配線基板の電源用配線となるプレーン導体と、グランド用配線となるプレーン用導体
の間に形成した絶縁層の絶縁体において、多層配線基板の周縁部に形成した前記絶縁体の誘電率が、中央部の前記絶縁体の誘電率の値より高いことを特徴とする多層配線基板である。
【００１０】
本発明の請求項２に係る発明は、導体層と絶縁層とを交互に積層した多層配線基板で、多層配線基板の電源用配線となるプレーン導体と、グランド用配線となるプレーン用導体の間に形成した絶縁層の絶縁体において、多層配線基板の周縁部に形成した前記絶縁体の誘電正接が、中央部の前記絶縁体の誘電正接の値より高いことを特徴とする請求項１記載の多層配線基板である。
【００１１】
本発明の請求項３に係る発明は、前記絶縁体おいて、多層配線基板の周縁部と中央部の間に形成した絶縁体の誘電率及び誘電正接が、中央部及び周縁部の絶縁体の誘電率及び誘電正接の値より高いことを特徴とする請求項１、又は２記載の多層配線基板である。
【００１２】
本発明の請求項４に係る発明は、前記周縁部に形成した高誘電率及び高誘電正接の絶縁体からなる絶縁層が、各々単独に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の多層配線基板である。
【００１３】
本発明の基板の電源とグランドプレーン間に高誘電率及び高誘電正接の絶縁体からなる絶縁層をもちいた基板を使用することにより、電源若しくはグランドプレーン共振を押さえることができ、ＥＭＩ対策用部品の実装数が低減できる。
【００１４】
また、電源若しくはグランドプレーン間の絶縁体をすべて高誘電率材料とした場合に比べ、同程度の共振抑制効果があり、電源若しくはグランド間の信号通過時における伝播損失の心配があまりなく、共振周波数も低周波側に大きくシフトしない。すなわち、電源若しくはグランドプレーン間にコンデンサ機能を持たせることで、信号配線の共振を抑え、電源とグランドプレーン間全体を高誘電率材料の絶縁層とするよりも、電源若しくはグランドプレーンの共振を低減し、且つ共振周波数の低周波数側へのシフトを生じない構造となる。さらに、共振抑制の効果もある。
【発明の効果】
【００１５】
以上より、本発明は多層配線基板の電源とグランド間の絶縁体の周縁部に高誘電正接かつ高誘電率な材料を使用することで、電源若しくはグランドプレーン間で生じる共振を低減し、かつ電源とグランド間全体に高誘電率材料を使用した場合と同程度の共振抑制機能を示し、さらに、共振周波数の低周波側へのシフトを抑える働きを持つことで高周波伝送も可能となる多層配線基板を提供できる。その効果により、高速信号伝送に対応した、電源若しくはグランド間の共振抑制できる。さらに、本発明の構造では、電源及びグランドと絶縁層との接着性を向上改良した基板である。既存の絶縁体材料３が周縁部にも形成されているため、剥離の問題が改善されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記、電源とグランドプレーン間の絶縁体をすべて高誘電率材料とした場合に比べ、同程度の共振抑制効果があると説明した理由について以下に記す。
【００１７】
基板の共振周波数は下の方程式で計算可能であり、最も単純な基板長に対しての基本共振周波数はｍ＝１、ｎ＝０もしくはｍ＝０、ｎ＝１のときで、これらの周波数は基板長をちょうど半波長とした周波数である。計算式（１）は、下記の数１に記す。
【００１８】
【数１】
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この半波長共振は基板の中央を節にしており、基板の中央部では電位が低いものの、周縁部は電位が高い。ここで、下の計算式（２）から２導体間に電位差が生じないと、コンデンサとしての機能（電荷をためる作業）が働かないことを考えると、中央のコンデンサ機能はあまり必要としないことが解る。逆に周縁部は最もコンデンサとしての機能を活かせる場所といっていい。計算式（２）は、下記の数２に記す。
【００１９】
【数２】
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基本共振周波数と同様に、どの共振周波数においても基板の周縁部の電位は高い。よって、基板の周縁部はコンデンサの機能がどの共振周波数でも活かせる場所である。つまり、本発明はこの機能を利用して、電源とグランド層間の誘電率を高い材料にするものには劣るものの、それと同程度の結果を、基板の周縁部だけで得ることができる。
【００２０】
図１は、本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板を示し、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、側断面図である。例としてあげた図１のように、基板の周縁部に高誘電正接、且つ高誘電率の材料を使用することが本発明において最も効果的であるが、この場所だけでなく以下に示す図２，図３のような場所でも、効果がある。
【００２１】
本発明は多層配線基板の電源とグランド間にある絶縁体の周縁部に高誘電正接で高誘電率な材料を使用することで、電源若しくはグランドで生じるプレーン共振を低減し、かつ電源若しくはグランド間全体に高誘電率材料を使用した場合と同程度の共振抑制効果を期待できる構造であり、共振周波数の低周波側へのシフトを抑える働きを持つことで高周波伝送も可能とする。
【００２２】
前記図１は、本発明の一実施例である。図１を参照して説明する。ここでの何層とは上から１層（信号配線７）、２層（導体４）、３層（導体１）、４層（信号配線８）とする。
【００２３】
片面銅付ポリイミド樹脂基板（絶縁体３と導体１）があり、これにレーザを照射し、絶縁体Ｌ３を除去する。除去された部分に絶縁体Ｌ３より誘電率及び誘電正接が共に高いポリイミド樹脂の絶縁体Ｈ２を埋め込む。その後、絶縁体Ｌ２の突起部を研磨し平坦にする。レーザを照射しビア用孔を形成後、メッキ法により２、３層間にビア２５を形成と、２層の銅の電源若しくはグランドプレーン用導体４を形成する。ここで、２層の銅層の形成はメッキ法ではなくラミネート法であってもよいことを付け加えておく。その後、ウエットエッチングを行い導体パターン（導体１と導体４）を形成する。次に、片面銅付ポリイミド樹脂１１（絶縁体Ｌ５付き導体７）と片面銅付ポリイミド樹脂１２（絶縁体Ｌ６付き導体８）を積層する。１、２層間及び３、４層間の導通を取るためにビア２５を形成する。最後に、ウエットエッチングによって銅パターン（信号配線７と信号配線導８）を形成する。
【００２４】
図１（ｂ）の平面図では、前記絶縁層が中央部が絶縁体Ｌ３で形成され、該絶縁体Ｌ３の４方には額縁状に周縁部に絶縁体Ｈ２が形成された内部平面図である。なお、図１（ａ）の破線面の平面図である。
【００２５】
図２は、本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板を示した平面図である。図１と構造の違う導体層１と導体層４の間の絶縁体層部分を表示している。図１より部分変更した場合で、周縁部の一番外側に絶縁体Ｌ３は形成された場合である。すなわち、周縁部に、絶縁体Ｌ３を形成し、中央部は絶縁体Ｌ３であり、前記中央部と周縁部の間に絶縁体Ｈ２を形成したものである。
【００２６】
図３は、本発明の一実施例であるＥＭＩ抑制多層配線基板を示した平面図である。図１と構造の違う実施例で、導体層１と導体層４の間の絶縁体層部分を表示している。基板の周縁部には、絶縁体Ｈ２を帯状でなく各々分断状態で各々単独に形成された事例である。これは図１の構造における導体層１と導体層４の接着性を向上させるために、改良した基板である。既存の絶縁体Ｌ３が周縁部にも一部形成されているため、導体層１、又は導体層４と絶縁体２，３との間の層剥離の問題が改善されている。
【００２７】
以下に、本発明の具体的な実施例について説明する。
【実施例１】
【００２８】
図４は、実施例１を説明する資料１，資料２，資料３の側断面図である。銅箔は、１５μｍ厚を使用した。絶縁体Ｌ３では、誘電率が３．３、且つ誘電正接が０．０１の絶縁樹脂を使用した。絶縁体Ｈ２では、誘電率が４、且つ誘電正接が０．０５の絶縁樹脂を使用した。資料の形状は、３２ｍｍ×３２ｍｍの外形で、絶縁体の層厚は０．６ｍｍで統一した。
【００２９】
資料１の作製方法は、まず、片面銅付ポリイミド樹脂基板（絶縁体Ｌ３と導体１）を準備した。次に、絶縁体Ｌ３の表面よりレーザを照射しビア用孔を形成後、メッキ法により、前記絶縁体Ｌ３の表面からビア用孔内の全面までメッキの銅層を形成により、ビア２５と、電源用導体４とを形成した。次に、ウエットエッチング法により、ビア２５にランドを設け、信号入力部を形成した。前記導体１はグランド用導体１である。以上により資料１が完成した。
【００３０】
資料２の作製方法は、まず、片面銅付ポリイミド樹脂基板（絶縁体Ｈ２と導体１）を準備した。次に、絶縁体Ｈ２の表面よりレーザを照射しビア用孔を形成後、メッキ法により、前記絶縁体Ｈ２の表面からビア用孔内の全面までメッキの銅層を形成により、ビア２５と、電源用導体４とを形成した。次に、ウエットエッチング法により、ビア２５にランドを設け、信号入力部を形成した。前記導体１はグランド用導体１である。以上により資料２が完成した。
【００３１】
資料３の作製方法は、まず、片面銅付ポリイミド樹脂基板（絶縁体Ｌ３と導体１）を準備した。次に、周縁部の絶縁体Ｌ３の表面にレーザを照射し、絶縁体Ｌ３の一部分を除去した。除去された部分に誘電率及び誘電正接が共に高いポリイミド樹脂の絶縁体Ｈ２を埋め込む。次に、絶縁体Ｈ２の表面にレーザを照射しビア用孔を形成後、メッキ法により、前記絶縁体Ｌ３及び絶縁体Ｈ２の表面からビア用孔内の全面までメッキの銅層を形成により、ビア２５と、電源用導体４とを形成した。次に、ウエットエッチング法により、ビア２５にランドを設け、信号入力部を形成した。前記導体１はグランド用導体１である。以上により資料３が完成した。
【００３２】
前記資料１〜３の基板の反射特性の測定した。測定結果は図４（ｄ）に示すように、従来の基板（資料１）と比較して、本発明の基板である資料２及び資料３は共振周波数の低周波数側へのシフトが少ない結果となり、本発明の効果が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施例である多層配線基板を示した平面図（ａ）、断面図（ｂ）である。
【図２】本発明の一実施例である多層配線基板を示した平面図である。
【図３】本発明の一実施例である多層配線基板を示した平面図である。
【図４】本発明の一実施例である多層配線基板の効果を確認した実施例で、（ａ）〜（ｃ）は側断面図であり、（ｄ）は、反射特性の測定結果のグラフである。
【図５】従来の多層配線基板における、ノイズ対策（デカップリングコンデンサ）の断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…電源もしくはグランドプレーン用導体
２…絶縁体１
３…絶縁体２
４…電源もしくはグランドプレーン用導体
５…絶縁体２
６…絶縁体２
７…信号配線
８…信号配線
９、１０…電源もしくはグランド用配線
１１…デカップリングコンデンサ
１５…スルホール
２５…ビア
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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